| 研究課題/領域番号 |
19H02345
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
吉村 彰記 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20462898)
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| 研究分担者 |
後藤 圭太 名古屋大学, ナショナルコンポジットセンター, 准教授 (00760935)
荒井 政大 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30260532)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 炭素繊維強化複合材料 / 接着構造 / 破壊靭性 / 炭素繊維複合材料 / マルチスケール解析 / き裂進展解析 / 破壊じん性値 / マルチマテリアル構造 / CFRP / 接着 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，CFRPを用いたマルチマテリアル構造の実現のため，CFRP/金属材料間の接着・溶着接合に対して，詳細な破壊メカニズムを解明することを目的とする。
このため，①データ同化技術を用いた，接着・溶着部の材料特性・構成則の推定，②X線コンピュータ断層撮影法(X先CT)によるき裂伸展過程と偏向現象の観察，③マルチスケールシミュレーションを用いた接着・溶着部の数値解析モデル化，④マルチマテリアル接着・溶着構造のき裂伸展観察の４つのサブテーマを実施する。
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| 研究成果の概要 |
本研究ではCFRPの接着・溶着接合において破壊プロセス，特に破壊モード変化(き裂偏向)を詳細に観察・解析し，この原因と挙動を学術的に解明した．き裂偏向は接合の不安定破壊をもたらすため，偏向の原因を明らかにすることが重要であった．このため，本研究の結果はCFRPマルチマテリアル構造の実現に向けて重要な知見である．
実験ではCFRPの混合モード試験(MMB試験)を多数実施し，き裂のその場観察とデジタル画像相関法によりき裂偏向の挙動を詳細に観察した．解析では有限要素法を用いて接着破壊挙動をシミュレートし，①き裂先端の応力三軸度，②接着界面の引張応力の2つの原因によりき裂偏向が生じることを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
き裂偏向はCFRP接合構造の不安定破壊をもたらすため，このメカニズムの解明はCFRPマルチマテリアル構造の実現のためには不可欠であった．本研究はこのき裂偏向の原因を解明しており，CFRPマルチマテリアル構造の実現のために重要な知見が得られた．
また，学術的には，接着部の破壊進展を結合力モデル(Cohesive zone method)と連続体損傷力学(CDM)を組み合わせた有限要素モデルを提案し，これによってCFRP接合部の破壊シミュレーションを実施できるようにしたことは接着部の解析において非常に重要な成果であると考えている．
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